0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Самостоятельное изготовление солнечных батарей в домашних условиях

Достать фотоэлементы можно двумя способами: купить или взять из старых изделий. В последнем случае «на запчасти» обычно разбираются садовые фонарики на солнечных батареях. Используются и старые калькуляторы, но нужно помнить, что производительность их фотоэлементов крайне мала. Поэтому если нет желания покупать новые фотоячейки (или разыскивать их по специализированным магазинам), то лучшее решение – садовые фонари.

Но стоит учесть, что в магазинах продают ячейки с уже припаянными к ним проводниками, что в итоге при небольших затратах обернется солидной экономией времени и сил. Кроме того, в наборах фотоячейки уже отсортированы по параметрам, а это позволяет заранее точно рассчитать выходные данные будущей панели, собранной своими руками.

При покупке стоит выбирать элементы класса A, в крайнем случае – B. Это первый и второй классы кремниевых ячеек. Класс A подразумевает ячейки высшего сорта, без каких-либо дефектов, класс B – ячейки с незначительными микродефектами. Ячейки B стоят ощутимо дешевле, а их производительность ниже не намного. Поэтому если есть желание сэкономить, стоит обратить внимание именно на них, для дома их будет достаточно.

Также самостоятельная сборка солнечной батареи потребует наличия соединительных элементов, иными словами, тонких посеребренных проводников для соединения всех фотоячеек в одно целое. Понадобится и паяльное оборудование (и неплохие навыки работы с ним, поскольку пайка кремниевых ячеек – занятие весьма трудоемкое и сложное).

И последнее – необходима прочная подложка, на которой будут располагаться фотоячейки, силиконовый герметик для их герметизации и диоды (диоды Шоттки) для создания «запирающего эффекта» в схеме. Иными словами, для того, чтобы в солнечной батарее не возникали обратные токи при затемнении поверхности ячеек.

Устройство предназначено для непосредственного преобразования лучей солнца в электричество. Этот действие называется фотоэлектрическим эффектом. Полупроводники (кремневые пластины), которые используются для изготовления элементов, обладают положительными и отрицательными заряженными электронами и состоят их двух слоев n-слой (-) и р-слой (+). Излишние электроны под воздействием солнечного света выбиваются из слоев и занимают пустые места в другом слое. Это заставляет свободные электроны постоянно двигаться, переходя из одной пластины в другую вырабатывая электричество, которое накапливается в аккумуляторе.

Как работает солнечная батарея, во многом зависит от ее устройства. Первоначально фотоэлементы изготавливались из кремния. Они и сейчас очень популярны, но поскольку процесс очистки кремния достаточно трудоемок и затратен, разрабатываются модели с альтернативными фотоэлементами из соединений кадмия, меди, галлия и индия, но они менее производительны.

КПД солнечных батарей с развитием технологий вырос. На сегодняшний день это показатель возрос от одного процента, который регистрировался в начале столетия, до более двадцати процентов. Это позволяет в наши дни использовать панели не только для обеспечения бытовых нужд, но и производственных.

Технические характеристики

Устройство солнечной батареи довольно простое, и состоит из нескольких компонентов:

  • Непосредственно фотоэлементы / солнечная панель;
  • Инвертор, преобразовывающий постоянный ток в переменный;
  • Контроллер уровня заряда аккумулятора.

Аккумуляторы для солнечных батарей купить следует с учетом необходимых функций. Они накапливают и отдают электроэнергию. Запасание и расход происходит в течение всего дня, а ночью накопленный заряд только расходуется. Таким образом, происходит постоянное и непрерывное снабжение энергией.

Чрезмерная зарядка и разрядка батареи укорачивает ее эксплуатационный срок. Контроллер заряда солнечной батареи автоматически приостанавливают накопление энергии в аккумуляторе, когда он достиг максимальных параметров, и отключают нагрузку устройства при сильной разрядке.

Читать еще:  Изготовление кольца из гайки

(Tesla Powerwall — аккумулятор для солнечных панелей на 7 КВт — и домашняя зарядка для электромобилей)

Сетевой инвертор для солнечных батарей является самым важным элементом конструкции. Он преобразовывает полученную от солнечных лучей энергию в переменный ток различной мощности. Являясь синхронным преобразователем, он совмещает выходное напряжение электрического тока по частоте и фазе со стационарной сетью.

Фотоэлементы могут соединяться как последовательно, так и параллельно. Последний вариант увеличивает параметры мощности, напряжения и тока и позволяет устройству работать, даже если один элемент потеряет функциональность. Комбинированные модели изготовлены с использованием обеих схем. Эксплуатационный срок пластин около 25 лет.

Список необходимых инструментов

Хороший паяльник — залог качественной работы В процессе сборки солнечной панели из поликристаллических фотоэлементов понадобятся следующие инструменты:

  • паяльник 25-30 Вт, канифоль, олово;
  • паяльная кислота;
  • карандаш для подготовки места пайки;
  • кусачки;
  • пинцет.

Для сборки корпуса:

  • деревянные брусья или алюминиевые уголки (размеры индивидуальны);
  • шуруповерт;
  • силиконовый клей или герметик;
  • болты, гайки или другие крепления (метиз);
  • пила и ножовка по металлу (для нарезания оргстекла).

Статью о различных видах солнечных батарей читайте здесь.

Составление проекта

На этапе подготовки проекта необходимо определить наиболее подходящее место для установки солнечной батареи. Определите, с какой стороны участка находиться больше всего солнечных лучей, не падает тень от деревьев и других построек. Место установки может быть на земле, скатах крыши, стенах или отдельно стоящих конструкциях. К примеру, если вы хотите установить солнечную батарею на крыше, следует убедиться, что конструкция выдержит ее вес.

Из-за того, что максимальная производительность моно- и поликристаллических ячеек обеспечивается исключительно при перпендикулярном попадании на них солнечных лучей, желательно собрать для них регулируемую конструкцию. Которая позволит изменять угол наклона солнечной батареи, в зависимости от времени года или даже времени суток. Так как положение источника света в различные периоды года и суток значительно отличаются (рисунок 1).

Рис. 1: зависимость положения солнца от времени года

Также обратите внимание, что в стационарно установленной батарее, к примеру, вырабатывающая в идеальных условиях 7 кВт/ч, утром и вечером будет вырабатыватся только 3 кВт/ч. Соответственно, при установке только в одном положении, батарея будет выдавать номинальную мощность лишь несколько месяцев в году. Если вы решите монтировать ее в стационарном положении, панели следует располагать под углом от 50 до 60º, для регулируемых устанавливается два предела – зимний в 70º и летний в 30º, а в промежуточный период, их наклоняют как стационарные.

Чтобы определить количество пластин, необходимо подсчитать, какой электрический ток или мощность генерирует одна из них или 1 м 2 . Как правило, 1 м 2 выдает порядка 125 Вт, поэтому чтобы получить около 2,5 кВт для бытовых нужд, необходимо установить 20 м 2 панелей.

Производственный процесс создания

В специализированных магазинах можно приобрести наборы, в которых есть уже всё необходимое для создания солнечной панели

Доведенные ежемесячными счетами до кондиции, люди, могут собрать солнечные панели самостоятельно.

И для создания такой панели им нужно:

  1. Определиться с количеством ячеек в будущей солнечной панели.
  2. Припаять солнечные элементы по монтажной схеме группами.
  3. Нанести защитный материал, если его нет, то приклеить силиконом стекло к каждой панели.
  4. Дождаться пока высохнет силикон.
  5. Также можно застеклить и вторую часть, заключив тем самым солнечный элемент с обеих сторон.
  6. Дать этой конструкции хорошо высохнуть как минимум за сутки.
  7. Произвести работы по монтажу рамки. Для этого необходимо герметизировать края рамки и закрепить рамку из алюминия.
  8. Соединительную коробку с тыльной части конструкции нужно закрепить с помощью герметика. Клей герметик соединит с поверхности модуля соединительную коробку.
  9. Установить инвертер. Для этого на задней части панели соединительную коробку необходимо сделать с колодкой. Блок с одной стороны необходимо сделать плюсовым, со второй стороны необходимо провести провод к инвертеру. При небольшом инвертере и тока будет мало.
  10. Последним этапом является тестирование солнечной панели. На этом этапе необходимо измерить электрические параметры модуля, когда на него воздействует мощный световой поток, который имитирует солнечную энергию.
Читать еще:  Как сделать деревянные торцевые подставки для стаканов в большом количестве

Перечень параметров, которые необходимо измерить:

  • ток короткого замыкания;
  • напряжение холостого ход;
  • электроэнергия максимальной мощности;
  • напряжение максимальной мощности;

Какой угол наклона сделать у солнечной панели?

Угол наклона полностью зависит от времени года (высоты подъема солнца)

При установке солнечной панели очень важно обратить внимание на ее расположение и угол наклона. Именно поэтому при выборе месторасположения батареи, выберите то место, где лучи будут падать перпендикулярно и будет небольшой наклон.

Очень важно при размещении солнечной панели иметь возможность в дальнейшем контролировать ее уклон.

Идеальное месторасположение солнечной панели – это крыша дома. Проблема установки может заключать только в том, что не каждая крыша выдержит вес солнечной батареи. Если такие случаи возникают, рекомендуется использовать специальные подставки, которые минимизируют нагрузку на поверхность крыши.

Рабочие показатели

При изготовлении солнечной панели точно по вышеуказанной схеме, солнечная батарея будет давать 500 Вт электричества в неделю.

Для многих такое количество электроэнергии покажется слишком маленьким. Но заметим, что солнечная батарея в нашем случае маленькая, всего 28 солнечных ячеек, и месторасположение играет немаловажную роль. В связи с этим, если необходима мини-электростанция, как говорится и затрат нужно будет значительно больше.

Можно ли сделать солнечную батарею из транзисторов своими руками

Ради эксперимента вы можете попробовать сделать мини солнечную батарею из транзисторов. Конечно, КПД такого изделия очень низкое, но он может сгодиться как зарядное устройство для калькулятора.

Данные изделия можно использовать лишь для развлечения, или в том случае, когда нужно срочно подзарядить телефон, но другого выбора нет.

Чтобы изготовить батарею из транзисторов, вам нужно снять с них крышку, под которой находится маленький фотоэлемент. После того, как конструкция вскрыта, вам нужно выяснить сколько транзисторов вам понадобится для работы необходимого вам устройства. Необходимо количество элементов нужно соединить последовательно между собой на пластиковом корпусе, через который нужно продеть выводы транзисторов.

Пошаговая инструкция

Итак, чтобы сделать солнечную батарею своими руками, Вы должны выполнить следующие действия:

  • Отрезаем от листа меди кусок такого размера, чтобы мы смогли расположить его на спирали электрической плитки. Отрезанный кусок необходимо хорошо очистить от любых загрязнений при помощи наждачной бумаги, при необходимости можно применить чистящие средства. Любые следы жира будут препятствовать окислению, поэтому их необходимо удалить и брать чистый лист только за края.

  • Далее размещаем его на спирали плиты и включаем так, чтобы она раскалилась до красна. При этом будьте предельно аккуратны и соблюдайте технику безопасности! Под действием химических реакций, при нагревании медь станет окисляться. Вот когда медь приобретет чёрный окрас, отсчитайте ещё 30 минут, чтобы слой чёрного цвета стал толстым.

  • Затем выключите плиту. Пусть кусок, предназначенный для изготовления солнечной батареи своими руками, остынет до комнатной температуры. Охлаждаясь, медь и медная окись станут остывать и сжиматься с различной скоростью. Тогда начнется отслоение оксида.

  • Далее берем и промываем кусок меди подогретой водой. Не отскребайте чёрные остатки окиси и не деформируйте лист! Необходимо лишь слегка убрать куски, которые сами отслаиваются.
  • После этого начинаем собирать самодельную солнечную батарею не выходя из дома. Все сделать очень легко.
  • Отрезаем ещё один кусок меди, соответствующий тому, что мы уже нагрели, его также необходимо очистить от загрязнений. Сгибаем 2 листа таким образом, чтобы они поместились в бутылку, не соприкасаясь друг с другом, цепляем к ним «крокодильчики», как показано на фото ниже. Завершаем наш процесс по изготовлению солнечной батареи своими силами, подсоединением к чистому куску меди плюса, а к оксидированному – минуса. Далее добавляем несколько ложек соли в нагретую воду, и размешиваем до окончательного растворения. Затем переливаем полученный раствор в бутылку с кусками меди, но не до конца. Оставьте приблизительно два с половиной сантиметра от краев пластины.
Читать еще:  Автоматическая кормушка для собаки

Кстати, такая солнечная батарея может давать несколько миллиампер даже без солнца, работая как аккумулятор! Разумеется, что такая конструкция не способна запитать ничего серьезного, ее можно использовать как демонстрационный вариант или прототип, от которого могут загораться маломощные светодиоды. Рекомендуем сразу же просмотреть более серьезный вариант использования альтернативных источников энергии, который мы описали в статье о том, как сделать освещение для дачи на солнечных батареях!

Как эксплуатировать солнечные батареи?

Важно понимать, что у батареи, выдающей максимальную мощность 80 Вт днем, она уменьшится с наступлением темного времени суток. В течение же светового дня такой мощности достаточно для подключения телевизора, ноутбука, для зарядки часов на солнечных батареях водонепроницаемых.

Это очень удобно, поскольку не придется менять батарейки, можно неограниченно пользоваться подсветкой и т.д. Небольшие солнечные панели, встроенные в разные формы дизайна, позволяют часам заряжаться в течение 10 минут даже в пасмурную погоду. Их механизм, «ловящий» свет, преобразует энергию для зарядки аккумулятора, т.е. позволяет им даже в полной темноте работать круглый год. В таких условиях они погружаются в сон, дисплей отключается, а при попадании на них света, они показывают правильное время.

Но, к солнечной батарее потребуется инвертор, который постоянное напряжение 12 В, будет преобразовывать в переменной – 220В.

Если же днем, находясь на работе, вы электричеством не пользуетесь, но желает накопить энергию на вечер, необходимо иметь АКБ и контроллер заряда к нему.

Электричество, станет поступать от солнечной батареи на контроллер, что приведет к зарядке аккумулятора от солнечной батареи. С помощью инвестора электричество с аккумулятора преобразуется в 220В, а резерв будет тем больше, чем больше емкость аккумулятора. Им и можно воспользоваться в темное время.

Солнечная батарея собственного изготовления

Стоимость солнечной батареи, изготовленной своими руками, в 3 раза ниже, чем при ее покупке, но за аккумулятор, контроллер заряда аккумулятора от солнечной батареи и качественный инвертор сумму придется выложить немалую.

Как видим, не столь сложно сделать солнечную батарею своими руками.

Видео: Солнечная батарея своими руками сборка

Конструктивно изготовить гелиостанцию достаточно просто. Элементы приобретаются на aliexpress или e-Bay, осуществляется их пайка и соединение в одну конструкцию. Готовые панели, в раме прочности, размещаются на хорошо освещенной площади, подключаются к инвертору, контроллеру и аккумулятору посредством присутствующих на них контакторов. Выход всей этой системы к потребителям электроэнергии.

Выбор правильного места

Начало создания любой гелиостанции – выбор места ее размещения. От размера и формы свободного пространства и зависит количество полупроводниковых модулей – основы солнечной батареи. Место должно быть хорошо освещено, на него не допускается падание тени.

В идеале, предпочтительна поверхность строго перпендикулярная относительно земли, чтобы солнце давало свой максимум, независимо от светлого времени суток.

Существуют системы, поворачивающие сборки полупроводниковых кристаллов вслед движению светила. К сожалению, практического толка в них мало, так как механика подобных конструкций сама потребляет энергию, сводя на нет весь плюс такого подхода.

Проведение расчетов

Следующим действием производят расчет реальной и максимально потребляемой энергии. Он нужны для знания требуемых технических параметров компонентов гелиостанции и количества необходимых генерирующих элементов – полупроводниковых модулей, из которых и будет состоять панель в целом. Потребление электричества в обычном доме

Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:

Adblock
detector